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[线性振动] Rayleigh-Ritz 法求解功能梯度梁的固有频率

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发表于 2015-11-2 22:46 | 显示全部楼层 |阅读模式

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别人发的程序,该程序按照参考文献的步骤和公式,使用Rayleigh-Ritz 法结合经典梁理论求解功能梯度梁的固有频率,但结果和参考文献的不符。烦请大神帮忙看看。参考文献 见附件,程序如下:
  1. %%% Rayleigh-Ritz 法求梁的屈曲温度,弹性模量各不相同,基于CBT梁理论
  2. %%% 基于CBT梁理论
  3. %%% 单位均用国际单位制
  4. clc
  5. clear
  6. format short
  7. %--------------------------------------------------
  8. %  梁的几何尺寸 a b h分别为长宽高
  9. %--------------------------------------------------
  10. L=5; %%梁轴向长度
  11. b=1; %%梁的宽度
  12. h=1; %%梁的高度
  13. T0=300;
  14. deltaT=0;%温升
  15. %---------------------------------------------------
  16. %材料属性
  17. %FGM由metal和Ceramic组成(top表示上面,bottom表示下面)
  18. n=10;                                    %%%%%%%%%%功能材料的梯度指数
  19. % EL
  20. Et=380E9;        
  21. %---------------------------------------------------
  22. % ER;
  23. Eb=70E9;
  24. %---------------------------------------------------
  25. Dent=3800;vt=0.3;%top 的材料属性
  26. Denb=2700;vb=0.3;%bottom的材料属性
  27. alpha_t=18.591E-6;
  28. alpha_b=6.941E-6;
  29. syms z
  30. %---------------------------------------------------
  31. %得到FGM的等效材料参数
  32. %---------------------------------------------------
  33. Ez=(Et-Eb)*(z/h+1/2)^n+Eb;
  34. Denz=(Dent-Denb)*(z/h+1/2)^n+Denb;
  35. vz=(vt-vb)*(z/h+1/2)^n+vb;
  36. alphaz=(alpha_t-alpha_b)*(z/h+1/2)^n+alpha_b;
  37. %----------------------------------------------------
  38. %定义积分常数
  39. %--------------------------------------------------
  40. Q11z=Ez/(1-vz^2);Q55z=Ez/(2*(1+vz));
  41. A00=int(Ez,z,-h/2,h/2);%无量纲化时要用
  42. A11=int(Q11z,z,-h/2,h/2);
  43. B11=int(z*Q11z,z,-h/2,h/2);
  44. D11=int(z^2*Q11z,z,-h/2,h/2);
  45. I0=int(Denz,z,-h/2,h/2);
  46. I1=int(Denz*z,z,-h/2,h/2);
  47. I2=int(Denz*z^2,z,-h/2,h/2);
  48. %小数化数据
  49. A00=double(A00);
  50. A11=double(A11);
  51. B11=double(B11);
  52. D11=double(D11);
  53. I0=double(I0);
  54. I1=double(I1);
  55. I2=double(I2);
  56. %---------------------------------------------------
  57. %TSTB的位移和转角等关系,径向u0=a(t)*u(x);转角v0=b(t)*theta(x);横向w0=c(t)*phi(x)
  58. %---------------------------------------------------
  59. ul=1;ur=1;
  60. pl=1;pr=1; %边界条件的选择
  61. %%---------------------------------------------------
  62. syms x z
  63. m=10;                                 %可求得的前m阶梁的频率值(试函数的项数)
  64. i=1:m;
  65. f_s(i)=(x/L).^(i-1);
  66. u_x=(x/L)^ul*(1-x/L)^ur*f_s';
  67. phi_x=(x/L)^pl*(1-x/L)^pr*f_s';
  68. %以上均为矩阵表示
  69. %------------------------------------------------------
  70. %计算刚度矩阵和质量矩阵
  71. %------------------------------------------------------
  72. du1x=diff(u_x,x);
  73. duphi1x=diff(phi_x,x);
  74. duphi2x=diff(duphi1x,x);
  75. K1=A11*int(du1x*du1x',x,0,L);
  76. K2=B11*int(du1x*duphi2x',x,0,L);
  77. K3=D11*int(duphi2x*duphi2x',x,0,L);
  78. %-------------------------------------
  79. M1=I0*int(u_x*u_x',x,0,L);
  80. M2=I0*int(phi_x*phi_x',x,0,L);
  81. M3=I1*int(u_x*diff(phi_x,x)',x,0,L);
  82. M4=I2*int(diff(phi_x)*diff(phi_x'),x,0,L);
  83. %-----------------------------------------------------
  84. KE=[K1+K1',-2*K2;-2*K2',K3+K3'];
  85. ME=[M1+M1',-2*M3;-2*M3',M2+M2'+M4+M4'];
  86. KE=double(KE);
  87. ME=double(ME);
  88. [V,D]=eig(KE,ME);%求特征值
  89. n1=1;
  90. for kk=1:m
  91. D(m+kk,m+kk);
  92. p=sqrt(D(m+kk,m+kk))*L*L/h*sqrt(Denb/Eb);
  93. pinlv(kk)=p; %无量纲频率
  94. end
  95. format short
  96. pinlv'
  97. ff1=V(m+1:2*m,1)'*phi_x;%第n1阶模态函数 横向振动
  98. x=0:0.01:L;
  99. f=eval(ff1);
  100. figure(1)
  101. fmax=max(abs(f));%最大位移值
  102. plot(x,f./fmax,'-.r','Linewidth',3);
  103. grid on
  104. hold on
复制代码

Free_vibration_of_Euler_and_Timoshenko_functionally_graded_beams_by_Rayleigh–Ri.pdf

471.62 KB, 下载次数: 4

matlab_CBT.rar

1.39 KB, 下载次数: 2

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